RU2220379C2

RU2220379C2 - Water heater

Info

Publication number: RU2220379C2
Application number: RU2000106403A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Григорьев; Т.А. Григорьева
Original assignee: Григорьев Николай Иванович; Григорьева Татьяна Анатольевна
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2003-12-27

Abstract

FIELD: water heating in heating boiler houses. SUBSTANCE: water heater has intercommunicating furnace and convective chamber accommodating heat-transfer surface assembled of vertically disposed tubes provided with separating and accumulating headers. In order to speed up water heating and to reduce fuel consumption by water preheating in heat exchanger, plugs are installed between separating headers which elongate water flow path, change its flow direction, and allow for eliminating dead zones during water circulation; in order to elongate gas flow path, partitions are installed in boiler and between heat exchanger and rear convective tube bundle additionally accumulating heat. Boiler efficiency is enhanced by using exhaust gases for additional water heating; emitted combustion products such as sulfur are fully burned out on partitions thereby preventing corrosion attack on tubes. EFFECT: enhanced efficiency and operating reliability of boiler. 1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в отопительных котельных при сжигании различных видов топлива (газ, мазут, каменный уголь, торф, дрова, древесный опил). The invention relates to a power system and can be used in heating boilers for burning various types of fuel (gas, fuel oil, coal, peat, firewood, sawdust).

Известен водогрейный котел РИ, 6 F 24 Н 1/26, полезная модель 9509 "Водогрейный котел", содержащий сообщаемую между собой топку и конвективную камеру, в которой установлена теплообменная поверхность, выполненная в виде вертикально расположенных труб, снабженных раздающими и собирающими коллекторами. Known hot water boiler RI, 6 F 24 H 1/26, utility model 9509 "Hot water boiler" containing interconnected firebox and convection chamber, in which a heat exchange surface is made, made in the form of vertically arranged pipes equipped with distributing and collecting manifolds.

Недостатками этого котла является ненадежность из-за быстрого износа потолочных труб, который происходит вследствие перепада нагрузок и отложения накипи при высоких температурах. The disadvantages of this boiler are unreliability due to the rapid wear of the ceiling pipes, which occurs due to load differences and scale deposits at high temperatures.

Известен водогрейный котел SU 1124669, МКИ 4 F 24 H 1/32 "Водогрейный котел" (прототип), содержащий топку и размещенную под ней конвективную камеру, в которой установлена теплообменная поверхность в виде параллельно расположенных плоских панелей с каналами, снабженными раздающими и собирающими коллекторами. Known hot water boiler SU 1124669, MKI 4 F 24 H 1/32 "Hot water boiler" (prototype), containing a firebox and a convection chamber placed under it, in which a heat exchange surface is installed in the form of parallel flat panels with channels equipped with distributing and collecting manifolds .

Недостатками этого котла является низкий кпд, сложность работы при монтаже и демонтаже. The disadvantages of this boiler are low efficiency, the complexity of the work during installation and dismantling.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности и надежности работы на разных видах топлива в широком диапазоне нагрузок, упрощение монтажа и демонтажа. The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency and reliability of operation on different types of fuel in a wide range of loads, simplifying installation and dismantling.

Указанный технический результат достигается за счет того, что водогрейный котел, содержащий сообщенные между собой топку и конвективную камеру, в которой установлена теплообменная поверхность, выполненная в виде вертикально расположенных труб, снабженных разделяющими и собирающими коллекторами, отличается тем, что для ускорения нагревания воды между разделяющими коллекторами установлены заглушки, меняющие направление потока воды, а для удлинения хода газов - перегородки, дополнительно аккумулирующие тепло, при этом отработанные газы используются для дополнительного нагрева воды, а выделяемая при сгорании, например, жидкого топлива и угля сера полностью сгорает на перегородках, не образуя коррозии труб, способствуя долговечности котла. The specified technical result is achieved due to the fact that the hot water boiler containing a firebox and a convection chamber communicated between each other, in which a heat exchange surface is installed, made in the form of vertically arranged pipes equipped with separating and collecting manifolds, is characterized in that for accelerating the heating of water between the separating the collectors have plugs that change the direction of the water flow, and for lengthening the gas flow - partitions that additionally accumulate heat, while the exhaust gas used for additional heating of the water, and released during combustion, such as fuel oil and coal sulfur completely combusted on the partition walls without forming pipe corrosion, contributing to the longevity of the boiler.

На фиг. 1 изображен вид котла спереди; на фиг.2 - вид сбоку; на фиг.3 - вид сверху. In FIG. 1 shows a front view of the boiler; figure 2 is a side view; figure 3 is a top view.

Водогрейный котел состоит из корпуса котла, который включает:
- топочную камеру 1, которая в зависимости от применяемого топлива твердого (каменный уголь, торф, дрова, опил) имеет колосниковую решетку 2;
- для газа - спускной газоход, в котором размещены конвективные камеры из вертикальных труб 5 и 17 и одна конвективная камера горизонтальных потолочных труб 15;
- лобовые 6 и 16 вертикальные конвективные камеры соединены между собой коллекторами 3 и 8 (левые), 19 и 13 (правые;
Лобовые конвективные камеры 6 и 16 соединены с коллекторами 4 (левый) и 18 (правый) и коллектором 7.The boiler consists of a boiler body, which includes:
- a combustion chamber 1, which depending on the solid fuel used (coal, peat, firewood, sawdust) has a grate 2;
- for gas - a down gas duct in which convection chambers from vertical pipes 5 and 17 and one convection chamber of horizontal ceiling pipes 15 are placed;
- frontal 6 and 16 vertical convection chambers are interconnected by collectors 3 and 8 (left), 19 and 13 (right;
Frontal convection chambers 6 and 16 are connected to collectors 4 (left) and 18 (right) and collector 7.

Задняя конвективная камера 22 соединена коллектором 20 (нижний) и 14 (верхний). The rear convection chamber 22 is connected by a collector 20 (lower) and 14 (upper).

Коллекторы 12 и 7 соединены потолочными трубами 15. The collectors 12 and 7 are connected by ceiling pipes 15.

В теплообменнике трубы 26 соединены коллекторами 24 (нижний) и 25 (верхний). Заглушки 25 установлены в коллекторах 3 и 19 (нижних), а посредине - в коллекторах 8 и 13 (верхних) - в конце. Заглушки служат для удлинения хода горячей воды, чем достигается большая эффективность нагревания воды, не создаются "мертвые зоны" в трубах котла. Из системы отопления вода подается по патрубку 27, выходит в патрубок 9, заходит в патрубок 10, делая 5 оборотов в котле, и выходит в патрубок 11 к потребителю. In the heat exchanger, the pipes 26 are connected by collectors 24 (lower) and 25 (upper). Plugs 25 are installed in collectors 3 and 19 (lower), and in the middle - in collectors 8 and 13 (upper) - at the end. Plugs are used to lengthen the course of hot water, thereby achieving greater efficiency in heating the water, and no "dead zones" are created in the boiler pipes. Water is supplied from the heating system through pipe 27, exits into pipe 9, enters pipe 10, making 5 revolutions in the boiler, and leaves pipe 11 to the consumer.

Имеющиеся перегородки 21 (из огнеупорного кирпича) установлены посредине теплообменника н заднего конвективного пучка экранных труб, а также между топкой и задними конвективными пучками экранных труб и служат для изменения хода газов. The existing partitions 21 (made of refractory bricks) are installed in the middle of the heat exchanger and the rear convective bundle of screen tubes, as well as between the furnace and the rear convective bundles of screen tubes and serve to change the gas flow.

Водогрейный котел работает следующим образом: вода в отопительный котел поступает из системы по патрубку 27 в нижний коллектор теплообменника 24, по трубам 26 идет в верхний коллектор теплообменника 25. По патрубку 9 поступает по переходной трубе в патрубок 10 и идет в потолочный коллектор 12. По потолочным трубам 15 идет вниз к коллектору 7. От коллектора 7 по трубам 6 и 16 опускается в коллекторы 4 (левому) и 18 (правому. Далее вода поступает в коллекторы 3 и 19. В середине коллекторов имеются заглушки 23 для изменения хода воды. Затем вода по трубам 5 и 17 поднимается вверх к коллекторам 8 и 13, в конце которых установлены заглушки 23 также для изменения хода воды. Далее по трубам 5 вода опускается в нижние коллекторы 3 и 19, идет в коллекторы 20 и по трубам 22 в коллекторы 14; затем по патрубку 11 вода направляется к потребителю. При работе, например, на твердом топливе в камере сгорания 1 устанавливается колосниковая решетка 2. Для удлинения хода газов и снижения серы, которая образуется при сгорании топлива, установлены две перегородки 21, которые предотвращают коррозию труб и увеличивают срок годности котла. The hot water boiler operates as follows: water enters the boiler from the system through the pipe 27 to the lower collector of the heat exchanger 24, through pipes 26 it goes to the upper collector of the heat exchanger 25. By pipe 9 it enters the adapter pipe to pipe 10 and goes to the ceiling collector 12. By ceiling pipes 15 goes down to the collector 7. From the collector 7, pipes 6 and 16 are lowered into the collectors 4 (left) and 18 (right. Next, the water enters the collectors 3 and 19. In the middle of the collectors there are plugs 23 for changing the flow of water. Then water pipes 5 and 17 goes up to the collectors 8 and 13, at the end of which plugs 23 are also installed to change the flow of water.Next, water flows through the pipes 5 to the lower collectors 3 and 19, goes to the collectors 20 and through the pipes 22 to the collectors 14; then water flows through the pipe 11 When working, for example, on solid fuel in the combustion chamber 1, a grate is installed 2. To extend the course of gases and reduce sulfur, which is formed during the combustion of fuel, two baffles 21 are installed that prevent pipe corrosion and increase the shelf life of aphids.

Основными достоинствами данного котла являются:
- работа на твердом, жидком и газообразном топливе;
- работа на естественной тяге, без дымососа;
- теплообменник к каждому котлу является индивидуальным, размеры его соответствуют заднему конвективному пучку экранных труб, соединенных между собой коллекторами;
- при слабом теплообмене в потолочных трубах в начальной стадии процесса максимальный нагрев достигается в боковых и передних конвективных пучках при минимальном образовании накипи, которая доступна для удаления механическим путем;
- перегородки котла установлены так, что тепло остается в котле, а температура уходящих газов составляет не менее 160^oС;
- вода в котле делает шесть оборотов посредством установленных заглушек, что дает возможность достигать высокой разницы температуры между входящей и исходящей на 40-50^oС;
- при циркуляции воды в котле не создаются "мертвые зоны", что предотвращает горение труб;
- использование старых котельных для установки нового котла;
- экономия металла, малая трудоемкость при изготовлении котла;
- высокий кпд: для твердого топлива 87%, для жидкого топлива и газа - 93%;
- конструкция котла позволяет экономить топливо на 40%;
- конструкция котла позволяет варьировать его размеры, не изменяя мощности, в зависимости от заказа потребителя;
- изменяя длину, ширину и высоту, можно изготовить множество модификаций мощностью от 0,1 до 10 МВт и выше;
- установка на крыше, чердаке многоэтажных домов (топливо - газ, при наличии автоматики).The main advantages of this boiler are:
- work on solid, liquid and gaseous fuels;
- work on natural draft, without a smoke exhaust;
- the heat exchanger for each boiler is individual, its dimensions correspond to the rear convective bundle of screen tubes interconnected by collectors;
- with weak heat transfer in the ceiling pipes in the initial stage of the process, maximum heating is achieved in the side and front convective beams with minimal scaling, which is available for mechanical removal;
- the walls of the boiler are installed so that the heat remains in the boiler, and the temperature of the exhaust gases is at least 160 ^o C;
- the water in the boiler makes six revolutions by means of installed plugs, which makes it possible to achieve a high temperature difference between incoming and outgoing at 40-50 ^o C;
- during the circulation of water in the boiler "dead zones" are not created, which prevents the combustion of pipes;
- the use of old boiler houses to install a new boiler;
- metal saving, low laboriousness in the manufacture of the boiler;
- high efficiency: for solid fuel 87%, for liquid fuel and gas - 93%;
- the design of the boiler allows you to save fuel by 40%;
- the design of the boiler allows you to vary its size without changing the power, depending on the order of the consumer;
- changing the length, width and height, it is possible to make many modifications with a capacity of 0.1 to 10 MW and above;
- Installation on the roof, attic of multi-storey buildings (fuel - gas, if there is automation).

Claims

A water boiler containing a firebox and a convection chamber communicated between each other, in which a heat exchange surface is installed made in the form of vertically arranged pipes equipped with separating and collecting manifolds, characterized in that to accelerate the heating of water and reduce fuel consumption by pre-heating it in a heat exchanger between dividing collectors have plugs that lengthen the course of the water flow, change its direction, which allows not to create “dead zones” during water circulation, but for I lengthen the course of the gases — the partitions in the boiler and in the middle of the heat exchanger and the rear convective bundle of pipes that additionally accumulate heat, while increasing the efficiency of the boiler, the exhaust gases are used to additionally heat the water, and the released combustion products, such as sulfur, burn completely on the partitions without pipe corrosion.